馬 蕾,張娜娜,魏 瑾

（西北工業(yè)大學明德學院計算機信息技術系,710124）

0 引言

近年來，隨著生態(tài)環(huán)境的不斷惡化，水質環(huán)境也已經面臨嚴重的污染問題。常規(guī)的水質監(jiān)測評價方法常常要通過實地的采樣，因此受到人力、物力和氣候、地形、水文等多種條件的限制。現(xiàn)今，遙感技術正被廣泛的應用在水質的監(jiān)測、評價以及水域開發(fā)等領域，對遙感圖像的各種分析處理技術也日趨成熟。因此，建立一個關于遙感圖像的水質監(jiān)測評價系統(tǒng)RWQMES（Remote-sensing Water Quality Monitoring Evaluation System），對遙感圖像的處理、采樣以及水質的監(jiān)測評價進行統(tǒng)一的管理，反映出水質環(huán)境的情況，這對于遙感技術在環(huán)境保護方面的利用具有重要的意義。

1 遙感水質監(jiān)測評價的原理

遙感水質監(jiān)測的實質是根據(jù)某些水質參數(shù)所代表的物質引起水體表面及內部電磁輻射特性的改變，可以通過接收和記錄電磁波的遙感技術測量水體電磁輻射特性，進而解譯并識別污染物含量，即確定水質參數(shù)。

目前，可通過遙感預測的水質參數(shù)種類包括懸浮顆粒物、水體透明度、葉綠素a濃度以及溶解性有機物、水中入射與出射光的垂直衰減系數(shù)，和一些綜合污染指標如營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)等。

2 系統(tǒng)設計

根據(jù)對系統(tǒng)功能的分析，RWQMES需要遙感圖像處理，水質預測，水質評價等三個子系統(tǒng)。每個子系統(tǒng)又由若干項目組成，整個系統(tǒng)中各子模塊的功能可以通過相應的操作菜單體現(xiàn)出來。系統(tǒng)的主程序模塊主要以下模塊組成。

⑴文件模塊。包括查看圖像、加載圖像和退出功能。查看圖像可用于查看jpg格式和tif格式的遙感圖像。

⑵遙感圖像處理模塊。包括遙感圖像的輻射校正和幾何校正，其中輻射校正包括反射率校正和輻射值校正兩種方式。該部分用于處理用戶在文件模塊進行加載的遙感圖像。這些主要依賴于遙感圖像的圖像處理技術。

⑶水質采樣模塊。該模塊用于提供水質采樣后的數(shù)據(jù)。對處理后的遙感圖像的光譜特征數(shù)據(jù)采樣，需要借助于遙感圖像處理軟件Erdas。在該軟件處理后，用戶向系統(tǒng)上傳水質參數(shù)的實地數(shù)據(jù)以及遙感圖像的光譜特征數(shù)據(jù)，以供水質的預測模塊和水質評價模塊的使用。

⑷水質預測模塊?，F(xiàn)包括多元回歸、支持向量機（SVM）和人工神經網(wǎng)絡（ANN）三種預測方法。該模塊利用水質采樣模塊得到的部分實地水質參數(shù)的實地數(shù)據(jù)和遙感圖像的光譜特征數(shù)據(jù)，利用用戶所選擇的方法建立相關性模型。而后再根據(jù)用戶提供的需要預測的光譜數(shù)據(jù)，得到需要的水質成份濃度的預測值。

⑸水質評價模塊。現(xiàn)包含兩種評價方法，濃度評價法及波譜評價法。濃度評價法是根據(jù)水質參數(shù)的預測結果和《國家地表水環(huán)境質量標準》（GB3838－2002）（以下簡稱國標）的水質標準進行水質評價。

⑹視圖模塊。該模塊包括圖像顯示比例、工具欄、狀態(tài)欄，可分別按照多種比例顯示圖像，并選擇顯示或隱藏工具欄及狀態(tài)欄。

另外，在應用程序中還設計了幫助模塊，介紹了系統(tǒng)適用的基本平臺和詳細的用戶操作指南。

4 結論與展望

通過系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)，完成了水質遙感圖像的分析、處理，水質的預測、評價三部分功能的統(tǒng)一管理。實現(xiàn)了遙感圖像在水質管理方面的應用，以及數(shù)據(jù)管理的規(guī)范化和科學化。提高了水質環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的綜合利用率，方便了環(huán)境管理部門進行科學化、高效的水質信息管理。

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